ГЕЛЕНДЖИКСКИЙ ЦЕНТР КЛИМАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ВИАМ
ИМЕНИ ГЕОРГИЯ ВЛАДИМИРОВИЧА АКИМОВА
- НИЦ «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»

 В лабораторно-исследовательском корпусе, оснащенном современным исследовательским оборудование, находится лаборатория «Климатические испытания», которая включает в себя следующие участки:

- участок испытаний при отрицательных температурах и тепловом ударе

- участок ускоренных климатических испытаний

- участок механических испытаний

- участок температурных испытаний

- участок металлографических испытаний

- участок неразрушающих методов контроля

- участок аналитической химии

- участок изменения свойств покрытий

Лабораторно-исследовательский корпус

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ

Для оценки изменения механических свойств материалов и конструкций в процессе климатических испытаний ГЦКИ им. Г.В. Акимова оснащен универсальными испытательными машинами. Универсальные электромеханические машины позволяют проводить механические испытания материалов при растяжении, сжатии, изгибе, а также усталостные испытания с частотой до 0,5 Гц.

Универсальный твердомер позволяет проводить измерения твердости на основе диаграмм нагружения. Непрерывная запись диаграмм нагружения позволяет проводить многочисленные измерения в полностью автоматическом режиме в соответствии со стандартом ASTM E2546. В ГЦКИ им. Г.В. Акимова проводятся методические работы по исследованию микромеханических свойств поверхности для диагностики коррозии и старения на начальных стадиях, когда стандартные методы оценки свойств материалов не дают достоверных результатов. Разработанная методика используется для оценки коррозии алюминиевых сплавов, исследований сезонных колебаний коррозионной агрессивности атмосферы, влияния пропиток на механические свойства древесины и для изучения процессов охрупчивания и деградации органических стекол и лакокрасочных покрытий.

Диаграммы нагружения для алюминиевого сплава в исходном состоянии и после 3 месяцев экспозиции в приморской атмосфере

Для воссоздания реальных условий эксплуатации материалов в ГЦКИ им. Г.В. Акимова (кроме экспозиции в свободном состоянии) применяется наложение эксплуатационных нагрузок, таких как циклическое механическое нагружение и ударное воздействие.

Пульсатор обеспечивает возможность проведения испытаний на усталость на частотах 35–300 Гц по ГОСТ 25.502, 25.504, 25.507, ASTM E-399, E-647. Отличительной особенностью проводимых испытаний является не только исследование стандартных образцов, но и конструктивно-подобных элементов.

Применение циклического нагружения позволяет оценить совместное влияние факторов окружающей среды и механических нагружений для более точной оценки сроков эксплуатации.

Не менее важным при разработке деталей и элементов конструкций является определение сопротивления материалов ударному воздействию и характера повреждений как в исходном состоянии, так и в ходе климатических испытаний. Как и в случае с усталостными испытаниями, в ГЦКИ им. Г.В. Акимова подобные испытания проводятся в сочетании с климатическим воздействием.

Участок усталостных испытаний оснащен вертикальным копром, позволяющим наносить регламентированные ударные повреждения с построением диаграмм нагружения согласно ASTM D 7136/D 7136М. В сочетании с климатическими испытаниями, проводимыми в ГЦКИ им. Г.В. Акимова, нанесение регламентированных ударов позволяет изучить влияние ударных повреждений на эксплуатационные характеристики материала.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

В процессе эксплуатации ПКМ под действием факторов окружающей среды происходит изменение температуры стеклования и модуля упругости. Установки термомеханического анализа позволяют с высокой точностью измерять эти характеристики материалов в широком диапазоне температур.

На установке возможна регистрация изменений линейных размеров образцов при изгибе, растяжении, сдвиге, пенетрации под воздействием внешних нагрузок (от 0,001 до 16 Н) c регулируемой частотой (от 0,01 до 100 Гц) и температурой (от -170 до +600°С). Имеется возможность проведения испытаний как в воздушной среде, так и в среде инертного газа или в жидкости. Установка термомеханического анализа позволяет исследовать изменение температуры фазовых превращений материалов в процессе климатических испытаний методом дилатометрии.

УСКОРЕННЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ

Для испытаний в условиях, приближенных к эксплуатационным, в ГЦКИ им. Г.В. Акимова проводят не только натурную экспозицию образцов и изделий, но и комплексные циклические испытания, сочетающие воздействие приморской атмосферы и эксплуатационных факторов (механическое нагружение, повышенные и пониженные температуры).

Испытания в камере солевого тумана

Примером комплексного подхода к созданию условий испытаний, приближенных к эксплуатационным, являются испытания фрагмента радиопрозрачной панели днища лодки самолета Бе-200. Панель подвергают воздействию климатических факторов в открытых атмосферных условиях, низкой температуры (до -40°С), погружения в морскую воду.

Циклограмма испытаний в умеренно теплом климате (г. Геленджик) фрагмента радиопрозрачной панели днища лодки самолета Бе-200 в воздухе (–), морской (–) и пресной воде (–)

Ускоренные климатические испытания образцов из углепластика

Макроструктура образцов до (а) и после 3,5 месяцев (б) ускоренных испытаний

МЕТАЛЛОГРАФИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕСТРУКЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для выявления изменений профиля поверхности материалов на начальных этапах климатического старения одним из наиболее перспективных методов оценки деградации поверхности является лазерная сканирующая микроскопия.

Основным инструментом исследования поверхности материалов является конфокальный лазерный сканирующий микроскоп марки, позволяющий строить 3D-профили поверхности. Применение компьютерной обработки изображений и фрактального анализа дает возможность оценивать разрушение поверхностных слоев ПКМ в процессе климатического старения уже через 3 мес после начала испытаний.

Профиль поверхности образца из углепластика после 3 мес климатических испытаний

Использование стереомикроскопа с оптикой высочайшего качества ( увеличение — до ×126) позволяет исследовать поверхность образцов, определять площадь поражения поверхности с программной обработкой цифрового изображения. Применение металлографического микроскопа позволяет исследовать глубину и характер коррозионных поражений на металлографических шлифах с программной обработкой полученного цифрового изображения (структурный и фазовый состав сплава, средняя/максимальная глубина поражений, % поражения поверхности и т. д.).

НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

Для контроля изделий на наличие внутренних дефектов различного типа, образовавшихся в процессе испытаний либо полученных при изготовлении, которые невозможно обнаружить визуально, ГЦКИ им. Г.В. Акимова оснащен современным оборудованием для неразрушающего контроля.

Для обнаружения коррозионных повреждений металлических образцов, измерения толщины металлических покрытий и электрической проводимости используется вихретоковый дефектоскоп. Для дистанционного контроля распределения температуры на поверхности изделий применяется портативный тепловизор марки с диапазоном измерений от -20 до +250°C и точностью ±2% от значения показаний.

Распределение температурных полей полученное с помощью тепловизопа, на обтекателе в зависимости от цвета 

Для обнаружения дефектов в композиционных материалах используется ультразвуковой дефектоскоп марки на основе фазированных решеток.

ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ

Измерение изменения цвета ЛКП

Лакокрасочные покрытия не только защищают материалы от воздействия окружающей среды, но и выполняют декоративную функцию. Оценку изменения цвета лакокрасочных покрытий в процессе испытаний проводят спектрофотометром. Блескомеры БФ и Micro-gloss соответствуют стандартам DIN, ISO, ASTM и позволяют оценить потерю блеска в ходе испытаний. С помощью блескомеров можно измерять любой материал: краски, пластик или металлы с высокой отражающей способностью, под разными углами отражения (20°, 60° или 85°).

Макроструктура фрагмента покрытия после 12 лет экспозиции в открытых атмосферных условиях ГЦКИ ВИАМ им. Г.В. Акимова
(а) лицевой и (б) оборотной сторон

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ

В аналитической лаборатории проводится весь спектр необходимых химических исследований при проведении климатических испытаний:

• определение скорости выпадения двуоксида серы и хлоридов по методам «влажной свечи» и «сухого полотна»;
• подготовка искусственных сред для проведения лабораторных и натурно-ускоренных испытаний;
• удаление продуктов коррозии после натурных и ускоренных испытаний;
• определение весовых потерь в процессе экспозиции образцов;
• приготовление растворов для травления микрошлифов;
• измерение pH атмосферных осадков.